Transformation of raw lignocellulosic biomass into glycols and amino derivatives : design of catalysts, and reactivity studies

Transformation de la biomasse lignocellulosique brute en glycols et dérivés aminés : conception de catalyseurs, et études de réactivité Les travaux effectués lors de cette thèse s'incluent dans le projet CatReMo financé par l'ANR (ANR-19-CE43-0005), et coordonné par l'IRCELYON et réalisé en partenariat avec le laboratoire CP2M. Le projet traite de la conversion de lignocellulose brute en présence de catalyseurs hétérogènes. Les molécules ciblées sont des amines dérivées de glycols. L'objectif est d'étudier leur synthèse directement à partir de lignocellulose ou via une étape intermédiaire de formation de glycols. Les glycols et les amines sont actuellement produits à grande échelle par la pétrochimie. Les procédés de production impliquent de nombreuses étapes et l'utilisation de produits toxiques, comme l'oxyde d'éthylène, générant une grande quantité de déchets.La biomasse lignocellulosique est composée de trois biopolymères hautement fonctionnalisés. Les sucres libérés par l'hydrolyse de ces derniers peuvent être sélectivement transformés en glycols par des réactions d'hydrogénolyse. La littérature indique que des catalyseurs bifonctionnels à base de carbures métalliques Ni-WxC/AC sont efficaces dans des conditions hydrothermales et sous atmosphère réductrice adéquate. En revanche l'amination directe de la biomasse par des réactions d'aminolyse réductrice reste pour l'instant un défi.L'équipe MATCAT à l'UCCS est spécialisée dans la synthèse de matériaux poreux et des nanoparticules supportées pour des applications dans la catalyse hétérogène. Ils étudient également l'utilisation de charbons azotés biosourcés ainsi que les MOFs comme support de catalyseurs et adsorbants. L'équipe C'DURABLE à IRCELYON mène depuis de nombreuses années des recherches sur la valorisation de la lignocellulose et de produits biosourcés par catalyse hétérogène. Une spécificité de ce groupe est notamment l'utilisation de carbure métalliques pour la transformation des molécules issues de biomasses. Dans ce contexte, nous apportons ici notre contribution à la transformation de biomasse lignocellulosique en glycols et dérivés aminés par des catalyseurs à base de carbures de tungstène supportés sur charbons azotés ou bien préparés à partir de précurseurs MOFs.Ces travaux ont été l'occasion d'approfondir les connaissances sur la préparation, la caractérisation et la réactivité de ces matériaux. Ceci a été réalisé par l'étude de l'effet du mode de préparation sur la composition et les caractéristiques du catalyseur puis par corrélant ces propriétés à la transformation de la cellulose.